Průvodce vývojem krystalizace
Zohlednění škálování procesu
Vlivy podmínek míchání
Změna měřítka nebo podmínek míchání v krystalizátoru může přímo ovlivnit kinetiku procesu krystalizace a konečnou velikost krystalu. Účinky přenosu tepla a hmoty je důležité vzít v úvahu u chladicích a antirozpouštědlových systémů, kde teplotní nebo koncentrační gradienty mohou způsobit nehomogenitu v převládající úrovni přesycení. To často vede k tomu, že v blízkosti stěn nádoby vznikají kapsy s velmi vysokou přesyceností pro chladnoucí krystalizaci nebo v místě přídavku pro antirozpouštědlové (a také reaktivní) krystalizace.
Porovnání míchání v různých měřítcích
Kapsy s vysokým přesycením mohou způsobit velmi vysokou nukleaci a rychlost růstu v určitých oblastech velkého krystalizátoru, což znamená, že konečná distribuce velikosti krystalů se může dramaticky lišit od distribuce dosažené v lépe promíchaném prostředí v laboratoři během vývoje. Jak je vidět z grafu vpravo, změna z 500ml reaktoru na 2l reaktor pro stejný krystalizační proces má za následek neočekávané nukleační události charakterizované ParticleTrack. Také počet pokut generovaných v celé šarži je výrazně vyšší.
Opakovatelnost krystalizace
Proměnlivá kinetika nukleace
Zde je znázorněn vliv lokálního nárůstu přesycení na krystalizaci, kde je opakovatelnost nukleačního bodu pro nenaočitou krystalizaci znázorněna pro antirozpouštědlový krystalizační systém. Pro tento proces (vpravo), když je antirozpouštědlo přidáváno nad hladinou kapaliny a blízko stěny reaktoru, zejména při vyšších rychlostech přidávání, je nukleační bod extrémně nekonzistentní, s širokými chybovými úsečkami zobrazenými pro tyto experimenty, které byly provedeny ve třech vyhotoveních (D. O'Grady, M. Barrett, E. Casey a B. Glennon. (2007) Vliv míchání na šířku metastabilní zóny a kinetiku nukleace při antirozpouštědlové krystalizaci kyseliny benzoové. Chemický inženýrský výzkum a design, 85, 945 – 952). Navíc při přidání antirozpouštědla nad povrch a na stěnu krystalizátoru dochází k nukleaci konzistentně dříve, při nižších koncentracích antirozpouštědel. Důvodem těchto dvou znepokojivých výsledků je to, že když se antirozpouštědlo přidá blízko ke stěně, podmínky míchání v krystalizátoru ztěžují snadné začlenění antirozpouštědla a v místě vstupu se hromadí přesycení.
Začlenění do anti-rozpouštědla
Vliv na kinetiku krystalizace
Důvodem tohoto dramatického rozdílu v konzistenci je způsob, jakým je antirozpouštědlo začleněno do nádoby. Toto video (vlevo) ukazuje experimenty se stopovači výpočetní dynamiky tekutin (CFD) pro obě výše uvedená umístění sčítání (střed a stěna). Když se antirozpouštědlo přidá nad povrch a blízko stěny, je obtížné účinně začlenit kapalinu do sypkého roztoku. Když se anti-rozpouštědlo přidá blíže k oběžnému kolu, dojde k okamžitému zabudování anti-rozpouštědla. U tohoto krystalizačního systému tento rozdíl v začlenění do antirozpouštědla – a související rozdíl v homogenitě přesycení nádobou – způsobuje významné rozdíly v nukleaci a konzistenci krystalizačního procesu.
Vliv míchání na rozbití
Smykové rychlosti
Kromě účinků přenosu hmoty může mít smyková rychlost v krystalizátoru fyzický dopad na krystaly v důsledku rozbití. Rozbití krystalu je funkcí koncentrace pevných látek v systému a také smykové rychlosti. Se změnou měřítka a podmínek míchání mohou být důležité gradienty koncentrace pevných látek a smykové rychlosti, což znamená, že při zrychlujícím se krystalizačním procesu může dojít k většímu či menšímu rozbití. V tomto příkladu (vpravo) jsou znázorněna rozložení délek tětiv získaná pomocí technologie FBRM (ParticleTrack) pro kontinuální krystalizační proces pro tři různé intenzity míchání (E. Kougoulos, A.G. Jones a M.W. Wood-Kaczmar (2005) Estimation of crystallization Kinetics for an Organic Fine Chemical Using a Modified Continuous Cooling Mixed Suspension Mixed Product Removal (MSMPR) Crystallizer, Journal of Crystal Growth, Svazek 273, čísla 3 – 4, 3. ledna 2005, strany 520 – 528). Jak se zvyšuje míchání a s tím spojená smyková rychlost, distribuce se posouvají doleva se zvýšením počtu jemných krystalů, což ukazuje na lámání krystalů. Tento výsledek je běžný. Takové chování je však obtížné předvídat, když se mění objem, protože intenzita míchání není škálovatelný parametr.
Analýza velikosti částic pro optimalizaci procesu
Tento článek pojednává o běžných technikách analýzy velikosti částic a o tom, jak se používají pro dodávání vysoce kvalitních částic. Příkladem je použití offline analyzátorů velikosti částic v kombinaci s nástroji pro charakterizaci částic během procesu za účelem optimalizace procesů.
Technologie pro monitorování, optimalizaci a řízení
Provoz krystalizačních jednotek nabízí jedinečnou příležitost zaměřit se a řídit optimalizovanou velikost a distribuci tvaru krystalů za účelem:
- Zkraťte dobu filtrace a sušení
- Vyhněte se problémům se skladováním, přepravou a trvanlivostí
- Zajistěte konzistentní a opakovatelný proces při nižších nákladech
Aplikace
Aplikace pro optimalizaci velikosti a tvaru krystalů s regulací teploty
Navrhovat a optimalizovat výsevní protokol pro lepší konzistenci šarží
Výsev je jedním z nejdůležitějších kroků při optimalizaci chování krystalizace. Při navrhování strategie setí je třeba vzít v úvahu parametry, jako je velikost osiva, zatížení osiva (hmotnost) a teplota přidávání osiva. Tyto parametry jsou obecně optimalizovány na základě kinetiky procesu a požadovaných konečných vlastností částic a musí zůstat konzistentní během zavádění do praxe a přenosu technologií.
Zvýšení míchání, dávkování a krystalizace
Změna měřítka nebo podmínek míchání v krystalizátoru může přímo ovlivnit kinetiku procesu krystalizace a konečnou velikost krystalu. Účinky přenosu tepla a hmoty je důležité vzít v úvahu u chladicích systémů a systémů proti rozpouštědlům, kde teplotní nebo koncentrační gradienty mohou způsobit nehomogenitu v převládající úrovni přesycení.
Vylepšete krystalizační experimenty přesným řízením
Krystalizátor MSMPR (Mixed Suspension Mixed Product Removal) je typ krystalizátoru používaného v průmyslových procesech k výrobě vysoce čistých krystalů.
Supersaturation Control Optimizes Crystal Size and Shape
Crystallization kinetics are characterized in terms of two dominant processes, nucleation kinetics and growth kinetics, occurring during crystallization from solution. Nucleation kinetics describe the rate of formation of a stable nuclei. Growth kinetics define the rate at which a stable nuclei grows to a macroscopic crystal. Advanced techniques offer temperature control to modify supersaturation and crystal size and shape.
Real-Time Monitoring for Modeling and Control
Continuous crystallization is made possible by advances in process modeling and crystallizer design, which leverage the ability to control crystal size distribution in real time by directly monitoring the crystal population.
How Solvent Addition Can Control Crystal Size and Count
In an antisolvent crystallization, the solvent addition rate, addition location and mixing impact local supersaturation in a vessel or pipeline. Scientists and engineers modify crystal size and count by adjusting antisolvent addition protocols and the level of supersaturation.
Generate Supersaturation and Determine Final Crystal Product
A well-designed batch crystallization process is one that can be scaled successfully to production scale - giving the desired crystal size distribution, yield, form and purity. Batch crystallization optimization requires maintaining adequate control of the crystallizer temperature (or solvent composition).
The Building Blocks of Crystallization
Solubility curves are commonly used to illustrate the relationship between solubility, temperature, and solvent type. By plotting temperature vs. solubility, scientists can create the framework needed to develop the desired crystallization process. Once an appropriate solvent is chosen, the solubility curve becomes a critical tool for the development of an effective crystallization process.
Recover Lactose with High Yield and Scalable Process
Lactose crystallization is an industrial practice to separate lactose from whey solutions via controlled crystallization.
Vytvořte strukturované, uspořádané mřížky pro složité makromolekuly
Krystalizace proteinů je proces a metoda vytváření strukturovaných, uspořádaných mřížek pro často složité makromolekuly.
Detect and Prevent Oiling Out (Liquid-Liquid Phase Separation)
Liquid-Liquid phase separation, or oiling out, is an often difficult to detect particle mechanism that can occur during crystallization processes.
Improve Crystallization with Inline Particle Size, Shape, and Count Measurement
In-process probe-based technologies are applied to track particle size and shape changes at full concentration with no dilution or extraction necessary. By tracking the rate and degree of change to particles and crystals in real time, the correct process parameters for crystallization performance can be optimized.
Understand Polymorphism and the Impact of Process Parameters
Crystal polymorphism describes the ability of one chemical compound to crystallize in multiple unit cell configurations, which often show different physical properties.
Hnací síla krystalizace
Přesycení nastává, když roztok obsahuje více rozpuštěné látky, než by mělo být termodynamicky možné vzhledem k podmínkám systému. Přesycení je považováno za hlavní hnací sílu krystalizace.
Optimization of Crystal Properties and Process Performance
Recrystallization is a technique used to purify solid compounds by dissolving them in a hot solvent and allowing the solution to cool. During this process, the compound forms pure crystals as the solvent cools, while impurities are excluded. The crystals are then collected, washed, and dried, resulting in a purified solid product. Recrystallization is an essential method for achieving high levels of purity in solid compounds.
Výsev je jedním z nejdůležitějších kroků při optimalizaci chování krystalizace. Při navrhování strategie setí je třeba vzít v úvahu parametry, jako je velikost osiva, zatížení osiva (hmotnost) a teplota přidávání osiva. Tyto parametry jsou obecně optimalizovány na základě kinetiky procesu a požadovaných konečných vlastností částic a musí zůstat konzistentní během zavádění do praxe a přenosu technologií.
Změna měřítka nebo podmínek míchání v krystalizátoru může přímo ovlivnit kinetiku procesu krystalizace a konečnou velikost krystalu. Účinky přenosu tepla a hmoty je důležité vzít v úvahu u chladicích systémů a systémů proti rozpouštědlům, kde teplotní nebo koncentrační gradienty mohou způsobit nehomogenitu v převládající úrovni přesycení.
Crystallization kinetics are characterized in terms of two dominant processes, nucleation kinetics and growth kinetics, occurring during crystallization from solution. Nucleation kinetics describe the rate of formation of a stable nuclei. Growth kinetics define the rate at which a stable nuclei grows to a macroscopic crystal. Advanced techniques offer temperature control to modify supersaturation and crystal size and shape.
A well-designed batch crystallization process is one that can be scaled successfully to production scale - giving the desired crystal size distribution, yield, form and purity. Batch crystallization optimization requires maintaining adequate control of the crystallizer temperature (or solvent composition).
Solubility curves are commonly used to illustrate the relationship between solubility, temperature, and solvent type. By plotting temperature vs. solubility, scientists can create the framework needed to develop the desired crystallization process. Once an appropriate solvent is chosen, the solubility curve becomes a critical tool for the development of an effective crystallization process.
In-process probe-based technologies are applied to track particle size and shape changes at full concentration with no dilution or extraction necessary. By tracking the rate and degree of change to particles and crystals in real time, the correct process parameters for crystallization performance can be optimized.
Recrystallization is a technique used to purify solid compounds by dissolving them in a hot solvent and allowing the solution to cool. During this process, the compound forms pure crystals as the solvent cools, while impurities are excluded. The crystals are then collected, washed, and dried, resulting in a purified solid product. Recrystallization is an essential method for achieving high levels of purity in solid compounds.
Publikace ke stažení
Publikace o regulaci teploty krystalizace
Bílé knihy
Dynamické mechanismy představují klíč k pochopení krystalizačních procesů. Nyní je lze pozorovat pomocí in situ mikroskopie. V naší nové Bílé knize se...
This white paper introduces you to the fundamentals of crystallization process development and provides guidance for the design of a high quality crys...
Tato bílá kniha je věnována strategiím optimalizace distribuce velikosti krystalů při vývoji procesů a výrobě.
Průmyslová krystalizace je důležitý separační a čisticí krok v chemickém průmyslu. Bílá kniha je věnována možnostem využití technologie in-line měření...
Výsev je klíčovým krokem při optimalizaci procesu krystalizace, který zajišťuje konzistentní rychlost filtrace, výtěžek, polymorfní formu a distribuci...
Scale-up of crystallization is notoriously complicated and companies are under pressure to develop scalable crystallization processes faster - at lowe...
This white paper demonstrates the methodology chemists use to optimize critical crystallization parameters such as temperature profile, addition rates...
Tato bílá kniha pojednává o analýze velikosti částic a porovnává tradiční offline metody s novějšími technikami během procesu. Vnitropodnikové metody...
Webináře
Eric Fang of Snapdragon discusses how continuous flow chemistry is applicable across the entire value chain. Early implementation of continuous flow...
This webinar introduces case studies and highlights best practices used to overcome crystallization and precipitation challenges. The focus will be on...
The webinar focuses on a semi-quantitative method for the optimization and scale-up of hydrodynamically limited anti-solvent crystallization process....
This webinar introduces case studies and highlights best practices used to overcome crystallization and precipitation challenges. The focus will be on...
Citace
Crystallization and precipitation citation list and publications
Podobné produkty
Technologie pro regulaci teploty krystalizace
ReactIR
In-situ FTIR spektrometry umožňují vědcům získat přehled o jejich reakcích a procesech v široké škále aplikací. Optimalizujte reakční veličiny pomocí inline nástrojů FTIR.
Analyzátory velikosti částic
Pochopte, optimalizujte a kontrolujte částice a kapičky v reálném čase pomocí inline analyzátorů velikosti částic.
Reakční kalorimetry
Reakční kalorimetry měří množství energie uvolněné nebo absorbované chemickou nebo fyzikální reakcí při chemickém a farmaceutickém vývoji.